Site principal

Deux récompenses aux olympiades de Physique

Écrit par M. THIBAULT le . Publié dans Le projet

Deux récompenses pour les élèves du projet "Objectif Tourne-Sol" aux olympiades nationales de Physique qui se sont déroulées au Palais de la Découverte  à Paris les 27 et 28 janvier 2012 :

- Prix spécial de l'inventivité ou Prix Philippe Lancel ;

- Second prix accompagné de la visite du Laboratoire National de Champs Magnétique Intense (LNCMI) de Toulouse.

Le reportage de Daniel Fiévet lors du Concours National, diffusé dans l'émission "Ouvert la nuit" sur France Inter le 1 février 2012 : 3min32s à 5min56s.

Article dans le supplément scientifique du monde du 03/02/2012 dans la rubrique Documents en haut de cette page.

Nouvel objectif : Participation aux sélections sur dossier du concours C.Génial le 30 mars 2012  pour assister à la finale le 12 mai 2012  sélectionnant des projets pour les concours internationaux, dont EUCYS.

"Les lycéens au sommet avec le ballon solaire"

Écrit par E.THIBAULT le . Publié dans Le projet

Participation au concours national des olympiades de Physique

les 27 et 28 janvier au Palais de la Découverte  à  Paris

Article NR du 16/12/2011

Comment le ballon vole-t-il tout en étant en accord avec la législation ?

Écrit par Cayla Alix le . Publié dans Le vol du ballon

 


Pour pouvoir construire un ballon, nous nous sommes intéressés de prêt  à son fonctionnement, mais également à la législation pour ne pas construire n’importe quelle taille de ballon et de nacelle.

1)    Législation relative aux objets volants légers

a)    Critères d’appartenance  à la catégorie « légers »

La Convention relative à l'aviation civile internationale définit :

- dans son Annexe 2 - Règles de l'air - Chapitre 3 - 3.1.8 - Ballons libres non habités :
"Un ballon libre non habité sera exploité de manière qu'il présente le moins de danger possible pour les personnes, les biens ou d'autres aéronefs, et conformément aux conditions spécifiées dans l'Appendice 4."

- dans l'Appendice 4 : Ballons libres non habités, les règles qui s'appliquent aux ballons non habités.
L'Appendice 4 est disponible sur simple demande auprès de l'OACI, 3 bis Villa Emile Bergerat - 92522 Neuilly-sur-Seine Cedex - tel : 01.46.41.85.85).

Résumé de l'Appendice 4 : Les ballons libres non habités sont classés en 3 catégories : léger, moyen, lourd…La structure d'un ballon libre non habité "léger" ne devrait pas occasionner de dommages à un autre aéronef....

Pour qu'un ballon libre non habité soit considéré de la classe "léger", il doit remplir toutes les conditions suivantes :

•    le ballon libre non habité "léger" transporte une charge utile comportant un ou plusieurs lots dont la masse combinée est inférieure à 4 kg.

•    la charge utile ne doit pas comporter de lot dont la masse atteint 3 kg.

•    si un lot a une masse surfacique de plus de 13 g/cm2, sa masse ne doit pas atteindre 2 kg. La masse surfacique, c'est la masse du lot, exprimée en grammes, divisée par la superficie, exprimée en cm2, de la plus petite surface du lot.

•    le ballon libre non habité "léger" utilise pour assurer la suspension de la charge utile un câble ou un autre dispositif qui exige une force à l'impact de moins de 230 N pour séparer la charge suspendue du ballon. (autrement dit : la ficelle supportant la charge utile doit casser au-dessous de 23 kg).
Pas de notification de vol exigée pour les ballons libres non habités de catégorie "léger".

b)    Procédure de demande d'autorisation
Une demande d'autorisation devra être adressée à la Direction de l'Aviation Civile de la Région concernée.
Il sera précisé :

•    la date, l'heure et le lieu de lancement,
•    le poids (enveloppe + charge utile),
•    les dimensions,
•    l'épaisseur et la nature de l'enveloppe,
•    le gaz utilisé : l'air,
•    le type de balise radiofréquence, puissance et type de modulation,
•    le but de l'expérimentation, le cadre de la manifestation.

c)    Responsabilités

•    L'utilisateur est seul responsable des dégâts que pourraient occasionner le ballon aussi bien en vol (collision potentielle avec un avion...) que lorsque le ballon redescendra au sol (dommages aux personnes et aux biens).

•    L'utilisateur est seul responsable de la décision de souscrire une assurance éventuelle couvrant les dommages que pourraient créer un vol de ballon solaire.

•    L'utilisateur est seul juge de la nécessité de faire les démarches officielles nécessaires.
Il existe sur Internet un document signé conjointement par L'Education Nationale et par la DGAC :
"Réglementation des pratiques aéronautiques scientifiques, technologiques et sportives".

Le capteur de pression ou comment choisir l’altitude à laquelle le retournement va avoir lieu ?

Écrit par Guinard Julian le . Publié dans Le circuit de coupure

Nous avons donc commencé par étudier le fonctionnement d’un capteur de pression dont la tension délivrée diminue avec la pression qui décroît, donc avec l’altitude. Nous avons opté pour le capteur Motorola MPX500a  qui semble être le plus conseillé dans ce genre d’expérience car il est fiable, précis et cela même à basse température. D’autre part, il nécessitait une tension d’alimentation de 5V or l’émetteur radio (KIWI) embarqué et prêté par le CNES, délivre cette tension. En sortie, il fournit une tension comprise entre 0 et 5 V.

Nous avons donc procédé à un étalonnage de ce capteur, c’est à dire que nous avons fait correspondre la tension qu’il délivre à la pression extérieure. Nous avons pour cela utilisé une cloche à vide permettant de simuler la baisse de pression liée à la prise d’altitude. Nous avons obtenu la courbe ci-dessous.


 

Ensuite, avec des modèles d’évolution de la pression en fonction de l’altitude, récupérés sur le site de Planète Sciences, nous avons fait correspondre pression et altitude, puis tension délivrée et altitude, pour pouvoir choisir l’altitude à laquelle nous ferions redescendre le ballon.



Exemple de lecture : pour provoquer le retournement à 2000m d’altitude, il faut repérer le passage de la tension délivrée par le capteur en dessous de 2,8V.

 

Mais comment faire ?

Comment utiliser l’évolution de la tension délivrée par le capteur de pression ?

Écrit par Guinard Julian le . Publié dans Le circuit de coupure

 

A l'aide d'un composant appelé « amplificateur opérationnel » (A.O.JR37AD), utilisé comme comparateur, il est possible de comparer la tension délivrée par le capteur de pression  à celle aux bornes d'un potentiomètre (résistance variable).

ampliop

 

Sur le schéma ci-dessus, si la tension d’entrée V+ est supérieure  à la tension d’entrée V-, la tension de sortie Vs vaut + Vsat, soit 9V  qui est la tension d’alimentation de l’A.O.. Dans le cas contraire, elle vaut 0V. L’amplificateur est alors utilisé en mode dit « saturé ».

Ainsi en envoyant la tension délivrée par le capteur de pression sur l’entrée inverseuse (-) et la tension délivrée par un potentiomètre sur l’entrée non inverseuse (+), au moment où la tension délivrée par le capteur de pression passe en dessous de celle délivrée par le potentiomètre, le « comparateur » délivre une tension qui passe de 0V à +9V.

 

Le potentiomètre doit être alimenté comme le capteur de pression, c’est  à dire avec une tension de 5V. Ainsi entre ses bornes B et C, nous pouvons régler la tension de « basculement », donc l’altitude à laquelle il va se produire. Nous avons choisi un potentiomètre de 10 kW pour limiter sa consommation car en effet, d’après la loi d’ohm, I=U/R = 5,0/ 10.103 = 5,0.10-4 A.

Mais comment utiliser ce changement d’état de l’amplificateur opérationnel utilisé en comparateur ?